專利名稱：：一種二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法。技術(shù)背景鋁銀漿是一種使用量最大的具有銀灰色金屬光澤的金屬顏料。其制造方法大多采用濕式球磨的方法，原料為球形或近球形噴霧金屬鋁粉，除加入諸如芥酸、油酸等潤(rùn)滑劑和其他助劑外，還要加入礦物油、200#溶劑油等有機(jī)溶劑。球磨介質(zhì)為l-5mm鋼球。球磨時(shí)間大約在830小時(shí)。通過球磨，球形的金屬鋁粉被延展成片狀的金屬鋁粉，呈現(xiàn)出銀灰色的金屬光澤。球磨后的片狀鋁粉，經(jīng)過篩分工藝使產(chǎn)品的粒度更均勻，然后經(jīng)過固液分離(過濾)操作獲得濾餅。最后將濾餅與適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韯┖陀袡C(jī)溶劑一起進(jìn)行捏合操作，即得到固含量約為6070%的鋁銀漿產(chǎn)品。濕法球磨采用有機(jī)溶劑的目的主要是提高球形鋁粉片狀化的效率，同時(shí)防止鋁粉與空氣接觸以避免爆炸的危險(xiǎn)。潤(rùn)滑劑的主要作用是防止球形鋁粉在球磨過程中，由于鋼球介質(zhì)的機(jī)械作用所可能出現(xiàn)的冷焊接現(xiàn)象。其他助劑有穩(wěn)定劑、分散劑、表面防護(hù)劑及抗沉淀劑等，其目的是提高片狀鋁粉的表面金屬光澤和滿足后續(xù)涂料行業(yè)的要求。有機(jī)溶劑、潤(rùn)滑劑和其它有機(jī)助劑的使用，所得到的產(chǎn)品為油性鋁銀槳，在油性涂料和油性油墨領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著環(huán)保要求的日益重視，涂料油墨行業(yè)正在朝著水性的方向發(fā)展。上述生產(chǎn)出來的油性鋁銀漿，在水性涂料和油墨中不能得到良好的分散，從而其應(yīng)用受到了制約。另一方面，由于片狀鋁粉表面活性高，能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，其析氫反應(yīng)式如下2^4/+6//2<92J/(<9//)3+3i/2個(gè)上述鋁粉的析氫反應(yīng)，會(huì)引起鋁粉表面金屬光澤降低、直接影響到鋁銀漿產(chǎn)品的使用性能。同時(shí)由于生成的氫氣具有爆炸的危險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致水性涂料和油墨的生產(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸過程不安全。為了滿足水性涂料和油墨對(duì)鋁銀漿的要求，通常需要對(duì)鋁銀漿進(jìn)行表面改性以制備水性鋁銀漿，改性技術(shù)主要有表面活性劑表面改性、表面鈍化改性及氧化物表面包覆改性等方法。如US5215579中描述了用磷酸酯類對(duì)鋁粉進(jìn)行表面改性，該方法存在耐腐蝕性能不佳的不足。US4693754中描述了一種用重鉻酸鹽對(duì)鋁粉進(jìn)行鈍化處理的方法，該方法的最大的問題是重金屬鉻會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。US6287695Bl采用PVD法對(duì)鋁粉表面進(jìn)行Si02包覆，此法操作條件苛刻，設(shè)備要求高。US3954496利用低濃度的硅酸鈉溶液為先驅(qū)物在鋁粉表面進(jìn)行二氧化硅包覆。該方法極易引起鋁粉間的團(tuán)聚，影響鋁粉光澤度及遮蓋力。JP2000-88274描述了磷酸氫胺存在下的硅醇鹽水解進(jìn)行鋁粉包覆的方法，包覆薄膜中除硅外，還含有少量的磷元素。由于所制備出的產(chǎn)品仍然存在少量的氫氣析出，表明該方法的包覆膜的致密性還有待進(jìn)一步提高。通過氧化物包覆進(jìn)行鋁銀漿的表面改性制備水性鋁銀漿時(shí)，所包覆的氧化物薄膜要達(dá)到均勻致密且透明的要求，同時(shí)還要保證鋁銀漿的顆粒之間不能發(fā)生團(tuán)聚，也就是說，不能將多個(gè)顆粒包覆成一個(gè)大顆粒。本發(fā)明提出了一種片狀鋁銀漿表面的Si02包覆處理方法，其方法的主要特征為二氧化硅膠粒自組裝，先用鋁鹽對(duì)鋁粉表面進(jìn)行電位調(diào)控，使鋁粉表面帶正電，使鋁粉處于分散狀態(tài)；再通過滴加硅醇鹽經(jīng)水解反應(yīng)生成帶負(fù)電的Si02膠體，均勻致密地吸附于經(jīng)過鋁鹽調(diào)控的帶正電的鋁粉表面，從而實(shí)現(xiàn)納米Si02膠體在鋁粉表面的自組裝，使鋁粉表面包覆一層均勻致密且透明的二氧化硅薄膜。正是這種先使鋁粉表面帶正電再吸附帶負(fù)電Si02膠粒的自組裝原理，不僅能使鋁粉處于分散狀態(tài)，而且能確保鋁粉表面二氧化硅包覆薄膜的均勻致密性，還可通過薄膜厚度的調(diào)節(jié)，調(diào)整包覆薄膜的透明度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、制造方便、產(chǎn)品質(zhì)量好的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其主要特征為二氧化硅膠粒自組裝，先用鋁鹽對(duì)鋁粉表面進(jìn)行電位調(diào)控，使鋁粉表面帶正電，再通過滴加硅醇鹽經(jīng)水解反應(yīng)生成帶負(fù)電的Si02膠體，均勻致密地吸附于經(jīng)過鋁鹽調(diào)控的帶正電的鋁粉表面，從而實(shí)現(xiàn)納米Si02膠體在鋁粉表面的自組裝，使鋁粉表面包覆一層均勻致密且透明的二氧化硅薄膜，所使用的原料為油性鋁銀漿生產(chǎn)過程中未經(jīng)捏合的濾餅產(chǎn)品，其主要過程如下(1)、在玻璃反應(yīng)器內(nèi)，先將油性鋁銀漿濾餅分散于酮或醚類溶劑，酮或醚類溶劑為濾餅重量的13倍，再加入醇類與水的混合溶劑，醇類與水的混合比例為3:16:1，添加量為油性鋁銀漿濾餅重量的38倍，使濾餅充分分散；(2)、添加鋁鹽調(diào)控鋁粉表面電位，鋁鹽添加量為油性鋁銀漿濾餅重量的0.12%，使鋁粉表面帶正電；(3)、滴加添加量為油性鋁銀漿濾餅重量的1050%的硅醇鹽，由均勻滴加的方式加入，其添加時(shí)間為2小時(shí)到6小時(shí)，經(jīng)水解反應(yīng)生成帶負(fù)電的Si02膠體，均勻致密地吸附于經(jīng)過鋁鹽調(diào)控的帶正電的鋁粉表面；玻璃反應(yīng)器中溶液的pH值控制在89之間，水解反應(yīng)溫度為4090。C,溫度變化控制在士2。C;(4)、反應(yīng)后經(jīng)過冷卻、過濾得到的濾餅，即為二氧化硅包覆型水性鋁銀漿。所述的油性鋁銀漿濾餅的固含量為8083%。上述步驟(l)中所述的酮或醚類溶劑，為丙酮、丁酮、丁二酮、正丁醚、乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚；所述的醇類為乙醇或異丙醇。上述步驟(2)中所述鋁鹽為氯化鋁或硫酸鋁、三氯化鋁。上述步驟(3)中所述硅醇鹽為正硅酸甲酯或正硅酯乙酯。上述步驟(3)中所述的玻璃反應(yīng)器中溶液的pH值采用氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用上述技術(shù)方案的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其方法的主要特征為二氧化硅膠粒自組裝，先用鋁鹽對(duì)鋁粉表面進(jìn)行電位調(diào)控，使鋁粉表面帶正電，再通過滴加硅醇鹽經(jīng)水解反應(yīng)生成帶負(fù)電的Si02膠體，均勻致密地吸附于經(jīng)過鋁鹽調(diào)控的帶正電的鋁粉表面，從而實(shí)現(xiàn)納米Si02膠體在鋁粉表面的自組裝，使鋁粉表面包覆一層均勻致密且透明的二氧化硅薄膜。通過該方法制備出的鋁銀漿，在醇溶劑、水溶劑中具有良好的分散性；具有優(yōu)異的耐酸耐堿的性能；包覆前后鋁粉的粒徑變化小于1微米、金屬感下降小于5%。本發(fā)明在片狀鋁粉表面包覆了一層致密、透明的氧化硅薄膜。氧化硅薄膜本身的親水性，使得產(chǎn)品能夠在水或醇類介質(zhì)中得到良好的分散；致密的薄膜能夠阻止鋁粉與水直接接觸，從而避免了與水發(fā)生析氫反應(yīng)；薄膜的透明性，確保了鋁粉銀灰色金屬光澤的呈現(xiàn)。本發(fā)明所制備出的水性鋁銀漿，解決了油性鋁銀漿產(chǎn)品難以滿足環(huán)保型水性涂料和水性油墨要求的問題，作為一種環(huán)保型金屬顏料，可廣泛應(yīng)用于環(huán)保型水性涂料及水性油墨。綜上所述，本發(fā)明是供一種工藝簡(jiǎn)單、制造方便、產(chǎn)品質(zhì)量好的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:在玻璃反應(yīng)器中加入40g油性鋁銀漿濾餅(d5Q=10.5um)，加入80g二乙二醇丁醚，攪拌均勻；加入20g水與100g乙醇的混合溶液，攪拌均勻；加入0.13g的三氯化鋁，攪拌30分鐘后升溫至60℃，并恒溫在60士2℃;取50g預(yù)先配制的25%正硅酸乙酯的乙醇溶液，通過滴加方式加入反應(yīng)器，滴加時(shí)間為4小時(shí)，在滴加的同時(shí)，用4%的氨水乙醇溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值，使pH維持在8.2±0.1，滴加完成后，再繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，然后冷卻、過濾后，得到二氧化硅包覆型水性鋁銀漿樣品。比較例1:除未加0.13g的三氯化鋁以外，其它條件與實(shí)施例1相同。實(shí)施例2:在玻璃反應(yīng)器中加入40g油性鋁銀漿濾餅(d5。=32.8um)，加入70g二乙二醇丁醚，攪拌均勻；加入20g水與100g乙醇的混合溶液，攪拌均勻；加入0.llg的三氯化鋁，攪拌30分鐘后升溫至60℃，并恒溫在60士2。C;取38g預(yù)先配制的25%正硅酸乙酯的乙醇溶液，通過滴加方式加入反應(yīng)器，滴加時(shí)間為3小時(shí)，在滴加的同時(shí)，用4%的氨水乙醇溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的溶液的pH值，使pH維持在8.2±0.1滴加完成后，再繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，然后冷卻、過濾后，得到二氧化硅包覆型水性鋁銀漿樣品。比較例2:除未加0.llg的三氯化鋁以外，其它條件與實(shí)施例2相同。樣品檢測(cè)一、粒度檢測(cè)采用馬爾文激光粒度測(cè)定儀(MALVERN2000)進(jìn)行檢測(cè)；二、析氫量檢測(cè)準(zhǔn)確稱取2g鋁銀漿濾餅或二氧化硅包覆型水性鋁銀漿樣品，與200mlpH值為11的氫氧化鈉溶液混合，置于250ml磨口燒瓶中，并用帶刻度的滴定管收集放出的氣體。測(cè)試時(shí)間為1周。三、光澤度檢測(cè)1、準(zhǔn)確稱取lg鋁銀槳濾餅或二氧化硅包覆型水性鋁銀漿樣品，置于燒杯中，加入lg芳香族類稀釋劑并攪拌分散后，再加入10g丙烯酸樹脂漿，攪拌均勻。然后用錫箔紙密封后作好標(biāo)識(shí)備用；2、將測(cè)試卡紙平鋪在一塊平面吸附板上，開啟真空泵，使測(cè)試紙牢固吸附于平面吸附板上，并用粘塵布抹去測(cè)試紙上的灰塵；3、用湯匙取第1步配好備用的樹脂漿料12ml，置于測(cè)試卡紙上；4、然后通過50um刮膜器(上海普申化工機(jī)械有限公司，ZBQ制備器)，在測(cè)試紙上進(jìn)行勻速涂刮；5、流平2分鐘后，在120℃烘箱中干燥20分鐘；6、常溫冷卻后，對(duì)測(cè)試紙上涂刮膜進(jìn)行光澤度檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備為BYK公司光澤計(jì)(CATNo.4520)。樣品檢測(cè)結(jié)果如表1所示。表1樣品檢測(cè)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，所使用的原料為油性鋁銀漿生產(chǎn)過程中未經(jīng)捏合的濾餅產(chǎn)品，其制備過程的主要特征如下(1)、玻璃反應(yīng)器內(nèi)，先將油性鋁銀漿濾餅分散于酮或醚類溶劑，酮或醚類溶劑為濾餅重量的1～3倍，再加入醇類與水的混合溶劑，醇類與水的混合比例為3∶1～6∶1，添加量為油性鋁銀漿濾餅重量的3～8倍，使濾餅充分分散；(2)、添加鋁鹽調(diào)控鋁粉表面電位，鋁鹽添加量為油性鋁銀漿濾餅重量的0.1～2％，使鋁粉表面帶正電；(3)、滴加添加量為油性鋁銀漿濾餅重量的10～50％的硅醇鹽，由均勻滴加的方式加入，其添加時(shí)間為2小時(shí)到6小時(shí)，經(jīng)水解反應(yīng)生成帶負(fù)電的SiO2膠體，均勻致密地吸附于經(jīng)過鋁鹽調(diào)控的帶正電的鋁粉表面；玻璃反應(yīng)器中溶液的pH值控制在8～9之間，水解反應(yīng)溫度為40～90℃，溫度變化控制在±2℃；(4)、反應(yīng)后經(jīng)過冷卻、過濾得到的濾餅，即為二氧化硅包覆型水性鋁銀漿。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其特征是所述的油性鋁銀漿濾餅的固含量為8083%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其特征是上述步驟(l)中所述的酮或醚類溶劑，為丙酮、丁酮、丁二酮、正丁醚、乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚；所述的醇類為乙醇或異丙醇。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅包覆型水性鋁銀槳的制備方法，其特征是上述步驟(2)中所述鋁鹽為氯化鋁或硫酸鋁、三氯化鋁。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其特征是上述步驟(3)中所述硅醇鹽為正硅酸甲酯或正硅酯乙酯。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其特征是上述步驟(3)中所述的玻璃反應(yīng)器中溶液的pH值采用氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。全文摘要本發(fā)明公開了一種二氧化硅包覆型水性鋁銀漿的制備方法，其方法的主要特征為二氧化硅膠粒自組裝，先用鋁鹽對(duì)鋁粉表面進(jìn)行電位調(diào)控，使鋁粉表面帶正電，再通過滴加硅醇鹽經(jīng)水解反應(yīng)生成帶負(fù)電的SiO₂膠體，均勻致密地吸附于經(jīng)過鋁鹽調(diào)控的帶正電的鋁粉表面，實(shí)現(xiàn)SiO₂膠體在鋁粉表面的自組裝，使鋁粉表面包覆一層均勻致密且透明的二氧化硅薄膜，從而得到二氧化硅包覆型水性鋁銀漿。該種水性鋁銀漿具有以下幾個(gè)特點(diǎn)在醇溶劑、水溶劑中具有良好的分散性；具有優(yōu)異的耐酸耐堿的性能；包覆前后鋁粉的粒徑變化小于1微米、金屬感下降小于5％。制備出的二氧化硅包覆型水性鋁銀漿產(chǎn)品，可作為一種環(huán)保型金屬顏料廣泛應(yīng)用于環(huán)保型水性涂料及水性油墨。文檔編號(hào)C09D17/00GK101235226SQ200810030678公開日2008年8月6日申請(qǐng)日期2008年2月25日優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日發(fā)明者輝劉,葉紅齊,周永華,張贏超,鷹楊申請(qǐng)人:中南大學(xué)